로봇 산업에서 감속기의 역할과 중요성
감속기는 모터의 회전 속도를 낮추어 더 큰 출력 토크(힘)를 만들어내는 핵심적인 기계 부품입니다. 이는 산업 기계부터 건설 현장의 중장비, 그리고 최근 주목받고 있는 인공지능 로봇 산업까지 다양한 분야에서 필수적으로 활용됩니다. 쉽게 말해, 감속기는 인체의 팔과 다리 관절과 같은 역할을 한다고 볼 수 있습니다.
만약 우리가 무거운 물건을 운반해야 할 때 관절이 약하다면 어떻게 될까요? 무게를 제대로 지탱하지 못해 부상을 입거나 물건이 파손될 위험이 커집니다. 실제로 신체에서는 근육도 중요한 역할을 하지만, 근육을 지탱하는 관절이 제 기능을 하지 못한다면 운반할 수 있는 무게에는 한계가 있을 수밖에 없습니다.
산업 현장에서 사용되는 로봇 역시 용도와 목적에 맞게 설계됩니다. 예를 들어, 반도체 제조 공정에서 활용되는 자동화 장비는 매우 정밀한 움직임이 필수적입니다. 반면, 팔레타이저와 같이 부피가 크고 무거운 제품을 적재하는 장비는 높은 출력 토크와 강한 내구성이 요구됩니다.
이처럼 제조, 의료, 서비스, 물류 등 다양한 산업에서 활용되는 기계와 장비는 각 공정의 목적과 용도에 따라 요구 사양이 달라집니다. 그리고 이러한 요구를 충족하는 핵심 부품 중 하나가 바로 ’감속기‘입니다.
감속기 설계 서비스란 무엇인가?
앞서 소개한 것처럼, 감속기는 개발하려는 제품의 목적에 맞춰 특정 작업을 수행할 수 있도록 적절한 사양을 갖춰야 합니다. ’감속기 설계 서비스’란 고객이 요구하는 성능과 조건을 충족할 수 있도록 기어의 선정, 감속비 및 모터의 최적화, 구조 설계를 맞춤형으로 제공하는 기술 서비스입니다.
왜 이런 서비스를 만들게 되었나?
이해를 돕기 위해 이전에 소개한 “무인 운반 로봇(AGV), 왜 고중량 이송 수요가 증가하고 있을까?”에서 언급했던 AMR을 사례로 들어보겠습니다.
자동화 기술의 발전과 함께 무인 운반 로봇 (AGV, Automated Guided Vehicle) 및 자율 주행 로봇 (AMR, Autonomous Mobile Robot) 의 활용이 다양한 산업군에서 빠르게 증가하고 있습니다. 기존의 AGV는 정해진 경로를 따라 이동하는 방식으로 물류 및 제조업 현장에서 널리 사용되었지만, 점차 복잡해지는 산업 환경과 효율성에 대한 요구가 증가하면서 보다 유연한 운용이 가능한 AMR이 주목받고 있습니다.
AMR (자율 주행 로봇)의 구조는 크게 프레임, 구동부, 제어 시스템, 전원 시스템으로 구분됩니다. 이 중에서도 배터리의 충전량, 충전 속도, 전력 효율성은 물류 이송 시스템의 생산성에 직접적인 영향을 줍니다.
만약 배터리 용량이 작다면, 반복적인 물류 작업 중 배터리 충전량이 금방 소진되어 충전소 방문 횟수가 증가하게 됩니다. 이를 해결하기 위해서는 배터리 성능을 향상시키거나, 더 많은 용량을 보관할 수 있는 충전 시스템을 구축해야 합니다. 그러나 이러한 해결책은 또 다른 문제를 초래할 수 있습니다. 배터리의 크기가 커지면 AMR 내부에서 차지하는 공간이 증가하게 됩니다.
예를 들어, 부품 간 간섭으로 인하여 바퀴의 구동 반경이 제한될 경우 로봇의 이동이 원활하지 않게 되며, 이는 물류 작업에서 치명적인 장애 요소가 됩니다. 이외에도 설게 구조의 복잡성 증가 등 다양한 문제들이 발생할 수 있습니다.
이러한 문제가 발생하면 해결 방법으로 프레임 구조를 확장하거나, 구동부의 크기를 줄이는 작업이 요구됩니다. 그리고 이러한 조치는 제품 설계 구조를 더욱 복잡하게 만들고, 이는 유지 보수의 어려움뿐만 아니라 생산 공정의 증가로 단가 상승에도 영향을 미칩니다. 결국, 이러한 문제는 제품의 시장 경쟁력 확보에 장애물이 됩니다.
이 글을 읽고 계신 많은 분들이 엔지니어 또는 관련 업계에 종사하는 분들일 것으로 생각됩니다. 그렇기에 지금 설명하는 부분에 공감하실 것입니다. 제품 설계에서는 모든 부품을 자체적으로 신규 개발하여 사용하는 것이 현실적으로 어렵습니다. 대부분의 경우 기성 부품을 활용하여 제품 개발을 진행하며, 이로 인해 설계와 디자인에 많은 제약이 따릅니다.
기성 부품을 활용해 제품을 제작할 수 있다면 다행이지만, 만약 특정 배터리를 반드시 사용해야 하는 상황이라면 어떻게 될까요? 프레임을 확장할 수 없다면, 기존 구조 안에서 내부 부품 크기를 줄이고 설계를 단순화하는 것이 필수적입니다.
이러한 과정에서 가장 큰 난관이 되는 부품이 바로 감속기입니다. 감속기는 제품의 크기와 설계 제약에 큰 영향을 미치는 핵심 부품이기 때문에, 공간을 절약하면서도 성능을 최적화하는 감속기 설계가 필수적입니다.
운반 로봇에서 속도와 가반 하중은 매우 중요한 요소입니다. 고감속비를 적용하면 가반 하중은 증가하지만 속도가 느려지고, 반대로 낮은 감속비를 적용하면 속도는 증가하지만 가반 하중이 줄어드는 문제가 발생합니다. 그러나 이것이 전부가 아닙니다.
예를 들어, 유성 감속기는 1단에서 구현할 수 있는 감속비가 제한적이기 때문에, 고감속비를 얻기 위해서는 2단 이상의 구조로 설계해야 합니다. 이로 인해 감속기의 크기가 커지고, 설계의 복잡성이 증가하게 됩니다.
한편, 4차 산업 혁명의 핵심 기술 중 하나로 주목받고 있는 인공지능(AI) 기술은 우리가 예상했던 수준을 훨씬 뛰어넘어 빠르게 발전하고 있습니다. 하지만 AI 기술을 기반으로 하는 로봇 하드웨어 분야는 그만큼의 발전 속도를 따라가지 못하고 있다고 생각합니다.
그 원인 중 하나는 시장에서 요구하는 다양한 사양을 충족할 수 있는 맞춤형 감속기 설계 시스템이 부족하기 때문입니다. 이에 따라, 다양한 산업에서 활용 가능하면서도 고객의 요구를 충족할 수 있는 최적의 기술이 필요했고, 그 해결책이 바로 사이클로이드 기어를 적용한 감속 기술이었습니다.
우리가 제공하는 감속기 설계 서비스의 특징
저희가 제공하는 서비스는 다섯 가지 핵심 요소를 중심으로 제공됩니다.
1) 사이클로이드 기어 적용
사이클로이드 기어는 기어의 형태가 톱니 바퀴처럼 각진 형태 (인벌류트 치형)가 아니라 완만한 곡선 형태로 제작됩니다. 이러한 구조는 기어가 맞물릴 때 발생하는 마모를 최소화하여 더욱 안정적인 성능과 뛰어난 내구성을 제공합니다.
또한, 사이클로이드 기어는 동일한 크기의 감속기에서도 다양한 감속비를 구현할 수 있는 장점이 있습니다. 즉, 감속기 크기를 유지하면서도 저감속부터 고감속까지 조절할 수 있어, 제품 설계 과정에서 발생하는 부품 간 간섭 문제를 해결하는 핵심적인 대안이 될 수 있습니다.
2) 완전한 고객 맞춤형 감속기 설계
㈜본시스템즈는 100% 고객 맞춤형 서비스를 제공합니다. 원하는 출력 토크, 가반 하중, 속도 등의 요구 사항을 제공하면, 이에 최적화된 감속기를 설계해드립니다. 이러한 맞춤 설계가 가능한 이유는 단순히 사이클로이드 기어를 적용했기 때문이 아닙니다.
저희가 제공하는 감속 기술은 기존 사이클로이드 감속기와 차별화된 방식으로, 오랜 연구 개발을 통해 완성된 독자적인 치형과 구조, 설계 기술을 접목하였습니다. 이를 통해 다양한 산업 분야에서 요구하는 사양을 완벽하게 맞춤화할 수 있는 감속기 설계 기술을 제공합니다.
3) 설계 구조의 단순화와 디자인 혁신
동일한 크기에서도 다양한 감속비를 구현할 수 있다는 점은 제품 설계 단계에서 큰 이점을 제공합니다.
- 부품 간 간섭을 최소화하여 설계 유연성을 높일 수 있습니다.
- 구조 설계를 단순화하여 제품의 생산성을 향상시키고, 유지 보수와 운영이 더욱 편리해집니다.
- 내부 공간을 효율적으로 확보할 수 있어, 제품의 크기를 더욱 작고 컴팩트하게 설계하는 것이 가능합니다.
이러한 설계적 자유도는 기존 제품과 차별화된 혁신적인 디자인 적용의 가능성을 열어줍니다.
4) 얇은 두께에도 강력한 토크 구현
다양한 감속비를 구현할 수 있다는 점은 단순히 설계 최적화에 그치지 않습니다. 프레임리스 아우터 모터(또는 이너 모터)와 결합하면, 얇은 두께에서도 강력한 토크를 출력할 수 있는 액추에이터를 제작할 수 있습니다.
이러한 구조는 특히 공간이 제한된 환경에서 고토크 출력이 필요한 로봇 및 자동화 장비에 적합하며, 설계 구조의 단순화와 디자인 확장성을 실현할 수 있는 강력한 솔루션이 됩니다. 즉, 내부 공간을 효율적으로 활용하면서도 높은 토크를 유지할 수 있어, 다양한 산업군에서 활용도가 더욱 높아집니다.
5) 제어 시스템을 통합한 스마트 액추에이터 솔루션
스마트 액추에이터란 감속기, 모터, 그리고 제어 시스템(인버터, 브레이크 등)이 하나로 통합된 일체형 솔루션입니다. 이러한 통합 시스템은 각 구동부를 개별적으로 정밀하게 제어할 수 있으며, 실시간 데이터 수집 및 분석에도 유리한 구조를 갖추고 있습니다. 이러한 스마트 액추에이터 기술은 설계 구조의 단순화와 디자인 혁신을 가능하게 하며, 차세대 로봇 구동 시스템으로 각광받고 있습니다.
㈜본시스템즈는 이러한 스마트 액추에이터 기술에 사이클로이드 감속기 설계 서비스를 접목하여, 고객의 제품 사양에 최적화된 구동부 통합 시스템 (BCSA – Bonsystems Cycloidal Smart Actuator)을 제공합니다. 이를 통해 보다 효율적인 로봇 구동 시스템을 구현할 수 있습니다.
서비스 이용 방법
감속기 설계 서비스와 관련하여 문의 사항이 있으시면 ㈜본시스템즈 홈페이지를 통해 신청하실 수 있습니다.
아래 링크를 클릭하시면, 개발 관련 문의 사항을 작성하는 폼으로 이동합니다. 보다 정확한 상담을 위해 아래 요청 사항을 확인하신 후 문의 내용을 작성해 주시면, 해당 내용을 기반으로 맞춤형 감속기 설계 상담을 지원해 드립니다.
1) 제품에 요구되는 기본 사양 제공
- 원하는 출력 토크, 속도, 감속비 등의 핵심 사양을 제공해 주세요.
- 현재 사용 중이거나 예정된 모터의 모델명 및 사양을 함께 기재해 주세요.
2) 적용할 제품 또는 산업 분야 정보 제공
감속기 설계는 제품의 용도와 목적에 따라 최적화되어야 합니다. 따라서 적용하려는 제품이나 산업 분야에 대한 정보를 제공해 주시면, 요청 사양보다 더 나은 대안을 제안해 드릴 수 있습니다.
정확한 사양과 제품 정보를 제공해 주시면, 보다 효율적인 서비스를 지원해 드릴 수 있습니다. 저희의 맞춤형 감속기 설계 솔루션은 이미 물류 자동화, 협동 로봇, 방위 산업 등의 다양한 분야에서 활용되고 있으며, 고객사의 요구를 정확히 반영한 최적화된 솔루션을 제공합니다.
지금 바로 문의하셔서 ㈜본시스템즈의 맞춤형 감속기 솔루션을 경험해 보세요!
